一種膠原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修復材料及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術領域，具體涉及一種膠原梯度分布改性聚乙烯醇角 膜修復材料及制備方法。
【背景技術】
[0002] 角膜為一透明的組織，它位于眼球的前端，容易受到感染及外傷。角膜疾?。ㄈ缃?膜白斑、圓錐角膜、角膜潰瘍或者外傷等）使角膜由透明變渾濁而影響患者視力。角膜移植 手術是治療角膜類疾病的有效方式之一，其中異體移植效果是最好的一種手術，是目前治 療角膜潰瘍、角膜混濁等疾病的首選治療方法。受異體角膜供體的限制，目前角膜修復材料 成為了研究熱點。
[0003] 目前國內(nèi)外用于制備角膜修復材料的方法很多，主要集中于合成高分子如聚乙烯 醇（PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙二醇等和天然高分子如膠原、絲素蛋白、硫酸軟骨素和 殼聚糖等兩大類。聚乙烯醇作為合成高分子，是一類由聚醋酸乙烯酯部分或者完全水解而 成的水溶性聚合物。聚乙烯醇水凝膠的化學組成和獨特的空間三維結(jié)構，使其具有獨特的 物理和生物性能，如良好的透光性、良好的粘彈性、柔軟以及良好的生物相容性等，使其和 人體組織很接近，因此被廣泛應用在生物醫(yī)學材料領域，在傷口敷料、眼角接觸鏡、組織工 程支架、人造皮膚、藥物緩釋、生物感應器、人工關節(jié)軟骨和半月板置換等方面得到了廣泛 的應用。然而，聚乙烯醇作為生物材料仍有一定缺點，如缺乏生物活性，細胞粘附性差，在一 定程度上限制了聚乙烯醇的應用。膠原（Col)是細胞外最重要的蛋白質(zhì)之一，是構成細胞 外基質(zhì)的骨架，并起促進細胞粘附、生長和增殖的作用。膠原作為細胞外基質(zhì)成分，具有其 他合成材料無法比擬的生物學特性，如良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性。膠 原作為生物科技產(chǎn)業(yè)最重要的原材料之一，被廣泛應用于生物醫(yī)用材料、化妝品和食品工 業(yè)等。
[0004] 理想角膜組織修復材料應該以天然人角膜的結(jié)構與性能為"標準"，具體而言應該 是在保證其生物安全性的前提下，具有良好的透光性能、透氧性能，適宜的力學性能和良好 的組織相容性等性能，從而維持角膜正常的視覺和生理功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決以上現(xiàn)有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種膠原 梯度分布改性聚乙烯醇角膜修復材料的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的膠原梯度分布改性聚乙 烯醇角膜修復材料。
[0007] 本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0008] -種膠原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修復材料的制備方法，包括以下制備步驟：
[0009] (1)將聚乙烯醇用去離子水配制成聚乙烯醇溶液，脫泡后澆注到模具中鋪平，冷 凍，得到冷凍的聚乙烯醇溶液；
[0010] (2)將冷凍的聚乙烯醇溶液取出，室溫條件下在冷凍的聚乙烯醇溶液表面均勻涂 抹膠原溶液，室溫下解凍，得到聚乙烯醇和膠原的復合體系；
[0011] (3)將步驟（2)的復合體系重復冷凍、解凍過程7~10次，得到聚乙烯醇物理交 聯(lián)、膠原同步滲透的聚乙烯醇-膠原一體化成型的水凝膠材料；
[0012] (4)將步驟（3)的水凝膠材料自然風干，得到膠原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修 復材料。
[0013] 優(yōu)選地，所述的聚乙烯醇是指醇解度彡95%，重均分子量Mw為9000~10000的聚 乙烯醇；所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量分數(shù)為10%~20%。
[0014] 優(yōu)選地，所述的膠原溶液是指I型膠原的乙酸溶液；膠原溶液的質(zhì)量體積濃度為 4. 0 ~ 15. Omg/ml〇
[0015] 所述的I型膠原優(yōu)選從牛肌腱中提取的I型膠原。
[0016] 優(yōu)選地，所述的脫泡是指在90~98°C溫度下真空脫泡30~60min。
[0017] 優(yōu)選地，所述的冷凍是指在_20°C條件下進行冷凍處理16小時；所述的解凍是指 在25°C溫度下解凍8小時。
[0018] 優(yōu)選地，所述的風干是指在濕度為50%~80%、溫度20~25°C的條件下風干。
[0019] -種膠原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修復材料，通過以上方法制備得到。
[0020] 本發(fā)明的原理為：采用聚乙烯醇和膠原按照特定的量，經(jīng)過聚乙烯醇反復冷凍解 凍物理交聯(lián)、膠原同步滲透、材料一體凝膠化和風干成膜等工藝成型，得到一種膠原含量呈 梯度分布的角膜修復材料。材料整體具有良好的生物安全性，透光透氧性能良好，力學性能 良好。材料兩面生物活性強弱不同。材料一面為正膠原面，具有良好的生物活性；另一面為 負膠原面，生物活性較弱。角膜上皮細胞可以在本材料的正膠原面粘附、增殖和分泌細胞外 基質(zhì)，迅速在材料的正膠原面上皮化形成上皮層，而負膠原面則阻止組織基質(zhì)層細胞粘附 和分泌新生膠原纖維形成瘢痕，從而獲得具有透光性能優(yōu)異的人工角膜組織。
[0021] 本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點及有益效果：
[0022] (1)本發(fā)明制備的材料膠原含量呈梯度分布，材料兩面生物活性不同，在功能上滿 足角膜層狀結(jié)構的需求，適合臨床應用；
[0023] (2)本發(fā)明中聚乙烯醇的溶解采用去離子水作溶劑，避免了使用有機溶劑帶來的 生物毒性；采用物理交聯(lián)的方式，避免了使用化學交聯(lián)劑帶來的生物毒性；
[0024] (3)本發(fā)明采用抽真空除氣泡保證了材料優(yōu)異的透光性；
[0025] (4)本發(fā)明采用膠原在聚乙烯醇物理交聯(lián)的過程中同步滲透，最終一體化成型，成 型工藝簡單，利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；
[0026] (5)本發(fā)明所制備的材料具有與天然角膜組織類似的理化性能和生物學性能，可 用于醫(yī)療領域中受損角膜組織的修復和替代；
[0027] (6)本發(fā)明的制備工藝簡單，設備簡易，原料價廉易得，產(chǎn)品性能安全、穩(wěn)定，具有 良好的應用前景和科學價值。
【附圖說明】
[0028] 圖1為實施例2中膠原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修復材料的截面SEM圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0030] 實施例1
[0031] (1)將聚乙烯醇（醇解度為95%，重均分子量Mw為9000)用去離子水配制成質(zhì)量 分數(shù)為10%的聚乙烯醇溶液，在溫度為90~98°C、壓力為600mmHg條件下真空脫除氣泡， 并在90~98°C條件下靜置1. 5小時，然后室溫冷卻，當聚乙烯醇溶液溫度為50°C~60°C 時，將5ml的聚乙烯醇溶液澆注到直徑為1. 5cm的圓盤模具中，并鋪平，將模具在-20°C條件 下進行冷凍處理16小時，得到冷凍的聚乙烯醇溶液；
[0032] (2)將模具連同冷凍的聚乙烯醇溶液從-20°C環(huán)境取出置于25°C的環(huán)境中，并迅 速在冰凍的聚乙烯醇溶液表面均勻涂抹lml的膠原溶液（質(zhì)量體積濃度為4. Omg/ml的I 型膠原乙酸溶液），然后在25°C條件下解凍8小時，得到聚乙烯醇和膠原的復合體系；
[0033] (3)將步驟（2)的復合體系重復冷凍、解凍過程7次，得到聚乙烯醇物理交聯(lián)、膠原 同步滲透的聚乙烯醇-膠原一體化成型的水凝膠材料；
[0034] (4)將步驟（3)